一、摩擦力方向的说明
对摩擦力方向,众多教材中作如下说明:
1、滑动摩擦力的方向:跟接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反。
2、静摩擦力的方向:跟接触面相切,并且跟物体相对运动趋势的方向相反。
二、对"相对"二字的理解
这里的"相对"显然是"依靠一定条件而存在,随着一定条件而变化的"之意,那么"一定的条件"是什么呢?
联想研究物体的运动时的处理方式:我们总是事先选定另一物体作为参照物。即事先选择另一物体假定不动,再考查被研究物体的运动情况。
由此不难看出"一定的条件"是指选谁为参照物,那么应该选谁为参照物呢?一切事实证明,应该选摩擦力的施力物体为参照物。
三、"四步法"的内容
根据以上分析,我们可以归纳判定摩擦力方向的"四步法"如下:
1、找出摩擦力的施力物体。
2、选择此施力物体为参照物。
3、判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向。
4、用"相反"确定摩擦力的方向。
四、实例解析
例1、某人用水平推力F拉着木箱在水平地面上前进,问木箱所受摩擦力方向。若木箱未被拉动呢?
解析:木箱所受摩擦力的施力物体为地面,以地面为参照物,受力物体木箱向前运动,可判定所受滑动摩擦力方向向后,阻碍物体的运动。
若木箱未被拉动,参照物仍为地面,木箱在拉力作用下有向前运动的趋势,可判定木箱所受静摩擦力方向亦向后,阻碍木箱的运动。
例2、分析人走路时,后脚所受摩擦力的方向,假设脚不打滑。
解析:摩擦力的施力物体为地面,选地面为参照物,当后脚用力向后蹬地时,脚掌有向后滑的趋势,可知脚掌所受静摩擦力向前,此即为人前进的动力。
例3、分析人骑自行车前进时,自行车前后轮所受地面的摩擦力方向,假设车轮不打滑。
解析:因为是分析地面对前后轮的摩擦力方向,地面是施力物体,所以选地面为参照物,分析前后轮的相对运动情况。
自行车后轮是主动轮,对车轮上与地面接触的A点来说,如图二,有向后运动的趋势,故A点所受静摩擦力方向应向前,此摩擦力为动力,牵引自行车前进。 自行车前轮被车的架体推着前进,对前轮上与地面接触的B点来说,如图三,有向前运动的趋势,故B点所受静摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力之一。
也许以上分析的难点在A、B点相对运动趋势的方向的判断,我们可以分别假想前后两轮不受地面摩擦力,如某一车轮处于离地的悬空状态:若后轮离地,后轮仍将转动,A点瞬时速度向后,即着地时为向后的运动趋势;若前轮离地,前轮将不再转动而仍要随车前进,B点速度向前,即着地时为向前运动趋势。
若人推车前进而非骑车前进,同理可分析得到前后两轮所受摩擦力均向后为阻力的结论。
